عند النظر في دراسة أكثر الأجسام البعيدة في الكون ، غالبًا ما يعتمد الفلكيون على تقنية تعرف باسم العدسة الجاذبية. استنادًا إلى مبادئ نظرية آينشتاين للنسبية العامة ، تتضمن هذه التقنية الاعتماد على توزيع كبير للمادة (مثل مجموعة المجرة أو النجم) لتكبير الضوء القادم من جسم بعيد ، وبالتالي جعله يبدو أكثر إشراقًا وأكبر.
سمحت هذه التقنية بدراسة النجوم الفردية في المجرات البعيدة. في دراسة حديثة ، استخدم فريق دولي من علماء الفلك مجموعة مجرة لدراسة أبعد نجم فردي على الإطلاق في الكون. على الرغم من أنه من المعتاد الإغماء على الملاحظة ، فإن وجود مجموعة مجرة أمامية سمح للفريق بدراسة النجم من أجل اختبار نظرية حول المادة المظلمة.
ظهرت الدراسة التي تصف أبحاثهم مؤخرًا في المجلة العلمية فلك الطبيعة تحت عنوان "التكبير الشديد لنجم فردي عند الانزياح الأحمر 1.5 بواسطة عدسة عنقود مجرة". وقاد الدراسة باتريك ل.كيلي ، الأستاذ المساعد بجامعة مينيسوتا ، وشمل أعضاء من مرصد لاس كمبريس ، والمرصد الفلكي البصري الوطني ، ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، وإيكول بوليتكنيك فيديرال دي لوزان. (EPFL) ، وجامعات ومؤسسات بحثية متعددة.
من أجل دراستهم ، استخدم البروفيسور كيلي وزملاؤه مجموعة المجرات المعروفة باسم MACS J1149 + 2223 كعدساتهم. تقع هذه المجموعة المجرية على بعد حوالي 5 مليارات سنة ضوئية من الأرض ، بين النظام الشمسي والمجرة التي تحتوي على إيكاروس. من خلال الجمع بين دقة هابل وحساسيته مع قوة عدسة الجاذبية هذه ، تمكن الفريق من رؤية ودراسة إيكاروس ، العملاق الأزرق.
إيكاروس ، الذي سمي على اسم الشخصية الأسطورية اليونانية التي طارت بالقرب من الشمس ، كان له تاريخ مثير للاهتمام إلى حد ما. على بعد حوالي 9 مليار سنة ضوئية من الأرض ، يبدو لنا النجم كما حدث عندما كان عمر الكون 4.4 مليار سنة فقط. في أبريل من عام 2016 ، أضاء النجم مؤقتًا إلى 2000 مرة لمعانه الطبيعي بفضل تضخيم الجاذبية للنجم في MACS J1149 + 2223.
كما أوضح البروفيسور كيلي في بيان صحفي صدر مؤخراً عن جامعة كاليفورنيا ، فإن هذا سمح مؤقتاً لإيكاروس بأن يصبح مرئيًا لأول مرة لعلماء الفلك:
"يمكنك رؤية المجرات الفردية هناك ، ولكن هذا النجم بعيد على الأقل 100 مرة عن النجم الفردي التالي الذي يمكننا دراسته ، باستثناء انفجارات السوبرنوفا."
كان كيلي وفريق من علماء الفلك يستخدمونه هابل و MACS J1149 + 2223 لتكبير ومراقبة مستعر أعظم في المجرة الحلزونية البعيدة في الوقت الذي اكتشفوا فيه نقطة الضوء الجديدة ليست بعيدة. بالنظر إلى موقع المصدر الجديد ، قرروا أنه يجب أن يكون أكبر بكثير من المستعر الأعظم. والأكثر من ذلك ، أن الدراسات السابقة لهذه المجرة لم تُظهر مصدر الضوء ، مما يشير إلى أنه تم عدسه.
كما أشار توماسو تريو ، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في كلية UCLA والمؤلف المشارك في الدراسة ، إلى:
"النجم مضغوط للغاية بحيث يعمل بمثابة ثقب صغير ويوفر شعاعًا حادًا جدًا من الضوء. تلمع الحزمة من خلال مجموعة المجرات الأمامية ، وتعمل كعدسة مكبرة كونية ... العثور على المزيد من هذه الأحداث مهم جدًا لإحراز تقدم في فهمنا للتكوين الأساسي للكون.
في هذه الحالة ، وفر ضوء النجم فرصة فريدة لاختبار نظرية حول الكتلة غير المرئية (المعروفة أيضًا باسم "المادة المظلمة") التي تتخلل الكون. بشكل أساسي ، استخدم الفريق مصدر الضوء الدقيق الذي يوفره نجم الخلفية لاستكشاف مجموعة المجرات المتداخلة ومعرفة ما إذا كان يحتوي على أعداد ضخمة من الثقوب السوداء البدائية ، والتي تعتبر مرشحة محتملة للمادة المظلمة.
ويعتقد أن هذه الثقوب السوداء تكونت أثناء ولادة الكون ولها كتل أكبر بعشر مرات من الشمس. ومع ذلك ، أظهرت نتائج هذا الاختبار أن تقلبات الضوء من نجم الخلفية ، والتي تم رصدها من قبل هابل لمدة 13 عامًا ، استهزاء بهذه النظرية. إذا كانت المادة المظلمة تتكون بالفعل من ثقوب سوداء صغيرة ، لكان الضوء القادم من إيكاروس مختلفًا تمامًا.
منذ اكتشافه في عام 2016 باستخدام طريقة عدسة الجاذبية ، قدم إيكاروس طريقة جديدة لعلماء الفلك لمراقبة ودراسة النجوم الفردية في المجرات البعيدة. من خلال القيام بذلك ، يتمكن الفلكيون من الحصول على نظرة نادرة ومفصلة على النجوم الفردية في الكون المبكر ورؤية كيف تطورت (وليس المجرات والعناقيد) بمرور الوقت.
عندما تلسكوب جيمس ويب الفضائي تم نشر (JWST) في عام 2020 ، يتوقع الفلكيون الحصول على نظرة أفضل وتعلم المزيد عن هذه الفترة الغامضة في التاريخ الكوني.
